“东数西算”工程全面启动,数据中心建设驱动氮化镓需求爆发

日期:2022-02-23 来源:半导体产业网阅读:510
核心提示:  半导体产业网消息:近日,国家发改委等部门联合印发通知,同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、
  半导体产业网消息:近日,国家发改委等部门联合印发通知,同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等8地启动建设国家算力枢纽节点,并规划了10个国家数据中心集群。至此,全国一体化大数据中心体系完成总体布局设计,“东数西算”工程正式全面启动。
 
  “东数西算”中的“数”,指的是数据,“算”指的是算力,即对数据的处理能力。“东数西算”是通过构建数据中心、云计算、大数据一体化的新型算力网络体系,将东部算力需求有序引导到西部,优化数据中心建设布局,促进东西部协同联动。“东数西算”工程在全国布局了8个算力枢纽,引导大型、超大型数据中心向枢纽内集聚,形成数据中心集群。同时,为坚决避免数据中心盲目发展,在当前起步阶段,8个算力枢纽内规划设立了10个数据中心集群,划定了物理边界,并明确了绿色节能、上架率等发展目标。通过多方指标约束,促进集群高标准、严要求,最小化起步。西部数据中心处理后台加工、离线分析、存储备份等对网络要求不高的业务,东部枢纽处理工业互联网、金融证券、灾害预警、远程医疗、视频通话、人工智能推理等对网络要求较高的业务。
 
  “东数西算”是国家重要战略工程(“新基建”范畴),可类比南水北调、西电东送、西气东输。 “东数西算”旨在解决资源分布不匹配的问题,通过构建数据中心、云计算等新型算力网络体系,将东部算力需求有序引导到西部,促进东西协同联动,优化数据中心建设布局,提升国家算力水平。
 
  与以往数据中心的政策相比,本次发文更加优化了一些细节,预计行业发展将提速:
 
  1)对数据中心能耗和平均利用率提出更高要求。此前《新型数据中心发展三年行动计划(2021-2023年)》强调到2023年底,全国数据中心平均利用率力争提升到60%以上,PUE降低到1.35以下,本次政策要求抓紧完成建设目标,上架率不低于65%,PUE不高于1.2或1.25。
 
  2)政策实操性、可落地性更强。本次发文对数据中心能耗指标、上架率、网络服务质量等方面提出更细致的规定,对落实“东数西算”成效突出的数据中心项目优先考虑能耗指标支持,避免单方面控制能耗,“矫枉过正”或“一刀切”的情况,且从2022年3月起要求定期汇报四部门,动态监测建设情况,体现政策执行落地的决心。
 
  随着"东数西算"工程的推进,数据中心建设迎来提速,其能耗问题仍需亟待解决。去年11月,国家发改委印发的文件将数据中心定位为高能耗产业,以中国电信为例,2021年数据中心耗电达到56亿乙度占总耗电量的20%。在数据中心等高能耗的使用场景下,氮化镓(GaN)凭借高效率的优势,可带来显着的节能效果并降低成本。
 
  氮化镓是氮和镓的化合物,在国内也被称为第三代半导体材料。相较于传统的硅基半导体材料,氮化镓具有更宽的带隙特性、更高的电子密度、更出色的击穿能力,不仅能大幅缩小变压器和储能电容的体积,让充电器整体体积减少 30%-50%;还能在体积可控的前提下可容纳更大功率、更多设备的充电;相同功率输出下,氮化镓充电器不仅功率损失更低,发热量也更小。
 
  天风证券此前预测,若全球采用硅芯片器件的数据中心都升级为氮化镓功率芯片器件,将减少30%-40%的能源浪费。氮化镓作为第三代半导体材料,应用前景广泛,在数据中心、新能源汽车、消费电子等领域都有运用。其中,数据中心应用占比高达15%。
 
  据咨询机构 TrendForce 研究,GaN 功率元件市场规模至 2025 年将达 8.5 亿美元,2020-2025 年复合成长率 (CAGR) 高达 78%。前三大应用占比分别为消费性电子 60%、新能源汽车 20%、通讯及数据中心 15%。
 
  目前GaN器件有三分之二应用于军工电子,如军事通讯、电子、干扰、雷达等领域;在民用领域,氮化镓主要被应用于通讯基站、功率器件等领域。未来五年,基于第三代半导体材料的电子器件将广泛应用于5G基站、新能源汽车、特高压、数据中心等场景。
 
  需要注意的是,氮化镓的应用领域远不止消费电子领域,消费类、汽车类与工业类是未来重点投入方向。
 
  其中,数据中心应用有多种利好因素,有业内人士称,一方面是因为技术的突破带来效率的提升,以及碳中和、碳达峰的要求;其次是电费的压力,通过氮化镓提升效率后会降低成本,大幅降低电费。当全球的数据中心都‘氮化镓化’以后,可以实现超过15T瓦数的电费的节省,超过了十几个亿美元的节省。
 
  有数据显示,以数据中心电源为例,预计未来服务器增量为每年一千三百万台,每台服务器至多用到价值75美元的氮化镓器件,市场规模也在每年10亿美元左右。

目前,全球多个主要国家都将氮化镓等技术作为国家重点科技攻关方向。例如美国国防部、能源部等部门在 2020-2021 年期间对美国大学和企业的新一代半导体研发投资超过 1.1 亿美元。我国早在 2016 年,国务院国家新产业发展小组就将第三代半导体产业列为发展重点;最新发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》更是明确指出了氮化镓要取得发展。
 
  由于氮化镓有助于提高能效,目前全球低碳政策对氮化镓产业发展也十分利好。天风证券报告显示,若全球采用硅芯片器件的数据中心都升级为氮化镓功率芯片器件,将减少 30%-40% 的能源浪费。国家发改委等四部门印发的新方案也曾提出,到2025年,数据中心和 5G 要基本形成绿色集约的一体化运行格局。随着我国数据中心建设的提速,及对绿色节能需求的提升,氮化镓市场应用前景望快速打开。
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